波浪作用下高速列车-轨道-桥梁系统耦合振动研究

为研究波浪作用对高速铁路跨海桥梁车-轨-桥系统耦合振动的影响,基于线性波浪理论和Morison方程模拟波浪荷载,采用分布力模式输入既有车-轨-桥系统耦合振动分析程序,提出波浪作用下的车-轨-桥系统耦合振动分析方法。以某高速铁路跨海斜拉桥为背景,研究波坡面效应、波浪重现期、车速对车-轨-桥系统动力响应的影响,并评估不同重现期波浪作用下过桥列车的走行性。结果表明:波坡面效应会使作用于不同单桩的波浪荷载初始相位不同,从而导致作用于群桩基础的波浪荷载合力不同;随着波浪重现期的增大,车-轨-桥系统的横向动力响应均增大,而竖向动力响应几乎不变;考虑波浪作用后,列车的行车安全性指标均随车速的增大而增大,波浪荷载会显著降低桥上列车的乘坐舒适性并增加桥上列车的脱轨风险。常遇波浪(10年重现期)和极端波浪(100年重现期)作用下列车的安全车速阈值分别为325 km/h和275 km/h。

高陡顺层边坡开挖动态响应及预警研究

为揭露大型高陡顺层边坡开挖变形规律、提出实际施工动态响应方法,以杨房沟水电站石料场边坡动态设计为例,利用3DEC计算程序,结合边坡开挖变形监测手段,对边坡变形安全稳定性进行了数值模拟动态分析。结果表明:边坡在3个阶段的开挖支护变形范围模拟值为10~25 mm,与监测结果相近。根据边坡开挖监测数据及数值分析成果,建立了边坡安全预警响应机制。研究成果可为大型顺层边坡开挖支护设计及施工提供参考。

张吉怀高速铁路深路堑边坡失稳机理及治理措施

张吉怀(张家界—吉首—怀化)高速铁路某深路堑施工过程中出现坡顶开裂错动、环形裂缝、桩孔护壁开裂等变形迹象,通过地质调绘、钻探、地表及深部位移监测等手段,查明坡体地质特征,获取滑面信息,并结合施工现状采取了针对性工程处理措施。结果表明:工程区为炭质页岩地层,风化层厚,受区域断裂带影响,岩体破碎,属劣质岩边坡;地质条件软弱、降雨影响、施工扰动是产生工程滑坡的主要诱因;边坡存在类均质体圆弧滑动和顺弱风化层顶面深层滑动两种破坏模式;通过采取刷方卸载+支挡加固+综合防排水综合处理措施,经评价边坡安全稳定。

艰险山区高速铁路长大坡道线路设计技术研究——以渝昆高铁高县至昭通段为例

针对艰险山区高速铁路长大坡道线路设计问题,结合渝昆高铁高县至昭通段线路工程设计实例,从设计方案比选和长大坡道设计问题两个方面开展研究。首先,以沿线采空区分布等不良地质条件为控制线路方案走向的主要因素,同时考虑工程投资、生态敏感点、运营效益及综合开发等线位制约因素,对经筠连盐津(黄草)方案(CK)、经盐津彝良取直方案(C3K)、经盐津大关(县城)方案(C5K)、经盐津大关(天星)方案(C7K)、经筠连盐津组合方案(C9K)5个线路走向方案开展综合比选;其次,以推荐方案区段长大坡道平纵断面设计方案为基础,利用高速铁路动车组牵引计算仿真理论建立模型,对区段上坡降速、下坡安全性、区间通过能力、过分相、“天窗”时间利用情况等进行计算分析。研究表明:推荐选用相对经济合理的筠连盐津(黄草)方案;考虑山区复杂地形条件下,推荐方案的长大坡道区段各项运行性能指标均能满足实际需求。研究结果旨在为类似艰险山区高速铁路线路长大坡道设计方案提供参考。

列车运行引发的黄土地区高速铁路路堑动力响应规律

为研究列车运行状态下黄土地区路堑段路基动力响应规律,采用2.5D有限元方法对比分析了有砟轨道和无砟轨道条件下轨道位移、环境振动强度和路基动应力分布随荷载移动速度的变化规律,讨论了抗滑桩对环境振动衰减的影响。结果表明,抗滑桩改变了路基岩土介质质量和刚度分布的连续性,可有效减弱环境振动强度。无波动传播现象时,路堑不同深度处振动强度分布类似,且路基附加动应力受车速影响较小;波动传播现象出现后,随着深度的增加,路堑振动强度逐渐减小,随着车速的提高,路基附加动应力迅速增大。有砟轨道条件下的系统响应受车速影响更显著。在所涉及的黄土场地条件下,现行高铁运行速度一般不超过2种轨道结构的临界速度且不会产生波动传播现象。

高速铁路列车长大坡道混合储能系统容量优化配置

高速铁路列车在以下坡方向经过长大坡道路段时会产生大量的再生制动能量,若将此能量合理回收利用将有利于低碳交通与节能减排,实现“3060”双碳目标,更有利于列车行车安全。针对地面式再生制动能量混合储能系统容量高效合理配置问题,该文在分析高铁长大坡道的再生制动能量实测数据基础上,根据其功率分层的特性给出了混合储能系统的分段配置方案;考虑全域经济性能水平建立混合储能系统容量优化模型,针对传统优化算法迭代次数高、求解效率低等问题,利用Levy飞行产生初始解并在求解过程中不断记忆更新,给出了一种基于Levy飞行的改进模拟退火算法(LESA);最后,选取西成高铁秦岭北麓长大坡道路段,鄠邑(户县东)站牵引变电所实测数据进行算例仿真。结果表明,该方法可使混合储能系统在寿命期内回收大量再生制动能量,占牵引耗电量16.3%。

长大坡道下高速车辆车轮滚动接触疲劳与磨耗仿真

文章建立车轮滚动接触疲劳预测模型和磨耗预测模型,分析长大坡道条件下坡度和车速对动车组车轮滚动接触疲劳和磨耗的影响。车轮滚动接触疲劳预测模型由车辆动力学模型和损伤函数组成,车轮磨耗预测模型包括车辆动力学模型、轮轨局部接触模型、磨耗模型、平滑与更新策略,并基于现场实测车轮磨耗结果对车轮磨耗预测模型进行修正和验证。结果表明:下坡线路是导致车轮滚动接触疲劳的主要工况,并且车速越高或下坡坡度越大,车轮越容易萌生滚动接触疲劳;车辆直线运行时疲劳裂纹萌生位置基本在距离名义滚动圆外侧6~9 mm内,疲劳裂纹萌生角度基本在−10~10°。无论是上坡还是下坡,坡度越大,车轮磨耗越大,30‰坡度的上坡工况车轮磨耗面积约是−30‰坡度的下坡工况的1.85倍。在相同坡度条件下,对于上坡工况,车轮磨耗随着车速的增大而增大,而对于下坡工况,车速对车轮磨耗影响较小。

拦挡坝-桩群复合结构的高速滑坡碎屑流拦挡效果

针对仅依靠单一形式的防护结构往往难以有效防治滑坡碎屑流灾害的问题,将拦挡坝和桩群两种防护方法相结合,并采用离散元模拟分析拦挡坝-桩群复合式结构的防护效果。考虑了不同形状的桩群结构,从滑坡碎屑流堆积形态、流速变化、桩群潜在失效可能性、拦挡坝冲击力降幅等方面评价复合结构的防护效果。结果表明:方桩桩群与拦挡坝组合形成的复合结构具备更优的拦挡效果,能更显著地削弱滑坡碎屑流的冲击破坏能力;方桩桩群具有更高的失效可能性。建议工程结构设计中采用较大的桩高以避免越流现象,同时采用垫层等措施保护桩群,避免发生冲击破坏。

石头梅露天煤矿南帮边坡失稳因素及治理措施

为了提高石头梅露天煤矿采场南帮边坡的稳定性,基于采场南帮勘探资料、现场踏勘及边坡监测数据分析,探讨了南帮边坡失稳影响因素及治理措施。结果表明:优化边坡角是提高边坡稳定性的关键;通过采取边坡上部削坡减载、下部内排压脚、降低边坡角、降低动载荷等措施,可有效提高采场南帮边坡稳定性,消除采场南帮边坡滑坡隐患,保障煤矿安全生产。

潮州某大型高陡滑坡数值模拟分析及治理措施

潮州市某处高陡边坡受连日强降雨影响,发生小规模滑塌,造成坡体后缘段开裂。通过工程勘查及数值模拟,对现有边坡稳定性进行分析,提出综合治理方案设计,为后续施工及监测提供参考依据,以达到消除隐患的目的。

门架桩在高陡滑坡治理工程中的应用

建设期的山区高速公路边坡,因前期勘察深度不足、防护加固不及时、极端恶劣降雨天气等原因,导致高陡边坡发生滑坡的现象时有发生。边坡开挖发生滑坡后,常牵引至设计开挖线以外的山体滑动变形,使其破坏规模进一步加大。在进行大规模高陡滑坡治理时,除需进行详细的现场踏勘和补勘、厘清滑坡机理外,如何选择经济有效的治理措施亦是业界不断研究深化的课题。通过工程实际案例,说明门架桩在复杂高陡滑坡治理工程中的成功应用。门架桩的成功应用可为其他类似滑坡工程的治理提供可靠的比选依据,为滑坡治理提供多一种选择。

高陡边坡变形及其对坝体安全稳定影响研究进展

高陡边坡变形及其对坝体安全稳定的影响,是高山峡谷型流域水利工程施工建设与安全运行所普遍面临的重要科学问题。一是高陡边坡稳定性研究,通过坝体两岸高陡边坡变形监测理论和方法研究,为实现动态反馈提供可靠的分析数据,再评价高陡边坡安全稳定性。二是高陡边坡变形对坝体安全稳定影响研究,通过分析岸坡与坝体间的相互作用,明确高陡边坡变形对坝体安全稳定的影响机制、作用范围和作用程度。在总结上述研究内容进展的基础上,归纳了本研究方向亟需解决的4个关键科学问题:时变监控方法、高精度数值仿真、智能优化反分析、边坡对坝体影响的理论计算方法,认为应进一步开展高陡边坡与坝体间相互影响机制及加固措施研究,为高陡边坡变形及其对坝体安全稳定影响研究提供思路。

鸡尾山高速远程滑坡运动过程PFC^(3D)模拟

利用三维颗粒流软件PFC3D,对重庆武隆鸡尾山滑坡进行模拟,研究滑坡体在关键块体失稳后,在重力作用下,沿着滑动面在视倾向滑动力主导下的运动过程。结果显示:(1)对于大型远距离滑坡,在滑坡体运动路径上坡面形态确定的情况下,坡面摩擦因数和滑体强度主要影响堆积颗粒在滑坡堆积区的分布,滑坡发生区域微地形则更多地影响滑坡体所能达到的最大位移;(2)鸡尾山高速远程滑坡的发生过程是分阶段完成的;第一阶段主要是滑源区岩体的破裂化,第二阶段为破裂块体的运动及滑出;(3)通过监测速度、位移等发现滑体外围区域块体速度首先达到最大值,并具备二次加速的特征,综合速度及位移可以认为在滑体中处于上部边缘部分更有可能远距离运动;(4)对于鸡尾山滑坡,当墙面摩擦因数为0.05,黏结强度为中等(250～200 MPa)时,得到的结果与实际情形最为契合。通过模拟发现,PFC3D软件对于此类高速远程滑坡具有较好的适用性,尤其是其三维堆积形态及影响范围的初步确定可以对划定安全避让范围等防灾减灾工作提供有益参考。

基于强度折减法的高陡边坡滑坡治理稳定性分析

针对三道庄露天矿观礼台下方发生的高陡边坡滑坡进行了稳定性分析,并论证了滑坡治理工程的效果。在实地勘探、实验室测试的基础上得到岩土体强度参数等数据,建立原始边坡有限元模型,再加入预应力锚索、锚杆、抗滑桩、挡土墙、灌浆浇筑等支护措施,基于强度折减法建立治理后边坡有限元模型,得出数值模拟结果。对比分析了边坡滑坡处理前后安全系数、塑性应变、位移、构件内力。结果表明:原始边坡安全系数为1.175,应变主要集中于边坡外部碎石、块石松散堆积体与内部中风化片岩交界处,滑移带位置浅;边坡较易发生局部破坏,整体性及稳定性差;经治理加固后,预应力锚索、抗滑桩等支护结构充分发挥加固作用,将外部松散堆积体与内部中风化片岩有效固定在一起;边坡整体性提升,安全系数上升至1.452,边坡滑移带整体位置由浅入深,主要位于中风化片岩内,破坏类型转变为不易发生的整体破坏;三道庄露天矿边坡下方高陡边坡治理工程效果良好,边坡稳定性得到显著改善。

岩质高陡边坡地震动力响应共性和差异性

以国道G213左侧两处典型的单面、双面岩质高陡边坡为原型,采用新型离散元计算方法 CDEM,对高烈度地震作用下单面、双面高陡边坡上的滑体由变形累计到破坏滑动的全过程进行了模拟,并结合振动台试验结果,对单面、双面高陡岩质边坡的地震滑坡响应进行了研究。研究结果表明:单面、双面高陡边坡地震动力响应存在一定的共性和差异性。两者发生滑塌破坏的过程基本一致,即在地震力和重力作用下,滑体顶部先出现拉应力集中,造成滑体沿滑体结构面后缘产生变形,进而造成该处出现拉伸、剪切破坏点,之后随着地震动的持续,滑体结构面上的剪切破坏点逐渐向滑体中前部的锁固段扩展,同时伴随着滑体表面拉伸破坏点的增加,最终造成锁固段发生渐进性破坏,滑体从剪出口滑出形成滑坡。而两者在坡面、坡体加速度的高程放大效应、坡面加速度的傅里叶谱、反应谱等动力响应方面存在差异,说明了坡体形态、坡面角度对上述动力响应具有显著的影响。

岩质陡高边坡地震动力稳定分析

简述了岩质陡高边坡地震动力响应分析的基本原理与计算方法,建立了评价稳定性的计算公式。结合马崖高陡边坡实例,用反应谱法和时程分析法进行了计算,获得了动态特性、地震动力响应,并给出了可能滑裂面的抗剪断强度储备比值。其结果能够合理地评价其稳定性。

剧冲式高速滑坡全程动力学机理分析

剧冲式高速滑坡是具有剧动启程，高速运行，碰撞解体及冲击成坝的高速岩质滑坡。本文根据高山峡谷区大型滑坡坝的形成过程，分析了高速岩质滑坡的临床峰残强降加速机理，滑体势动转化加速机理，空气动力擎托持速机理及滑坡坝冲击夯实机理。

露天矿山高陡边坡稳定性分析及滑坡预警技术

我国露天矿山的开采深度不断加大,导致了高陡边坡及滑坡事故增多。在分析边坡稳定性影响因素的基础上,对目前边坡稳定性分析常用的方法进行了总结,介绍了极限平衡分析法和可靠性分析法。从滑坡的空间、时间、强度三方面对滑坡预报预警的十余种模型的应用类型、使用方法及预警判据进行了详细归纳,并对Verhulst模型法和人工神经网络法做了重点介绍,为滑坡预警技术的研究提供重要的依据和理论支持。最后,分析并总结了露天矿山高陡边坡滑坡预警的研究趋势。

2017年九寨沟M_s7.0地震低烈度区烈度异常特征与启示

根据九寨沟M_s7. 0地震现场调查结果,总结了甘肃文县低烈度区震害的一般特征,分析了低烈度区烈度异常点的震害特点,并对产生烈度异常的原因进行了探讨。调查和分析研究结果表明:由于研究区的建筑多在汶川M_s8. 0大地震后进行了重建或抗震加固,且地震持时较短,此次地震中低烈度区房屋震害总体较轻。然而,低烈度区存在建筑裂缝、滑坡、滑塌和桥梁损坏等显著的烈度异常现象,其主要原因是建筑场地位于滑坡体以及高陡边坡等抗震不利地带;此外,地震波的传播方向和研究区内岩土体的特性也是造成低烈度区烈度异常的重要因素。地震地质灾害需在地震烈度评定标准修订时予以重点考虑。